陕西经济人物候选人刘兴胜的“激光创业梦”

2013-01-16 00:08

　　大功率半导体激光短阵列器件发展现状

　尽管半导体激光单元器件功率提高很快，但单个器件输出功率较CM Bar仍有较大差距，为了满足不同功率运用需求，一种新型大功率半导体激光器件—半导体激光短阵列得以出现并迅速发展。短阵列器件是在同一芯片衬底上集成数个单元器件而获得，它实际是CM Bar与单元器件在结构上的折衷优化，驱动电流、寿命以及腔面输出光功率密度、光谱宽度等指标均介于CM Bar和单元器件两者之间，兼顾了CM Bar与单元器件各自优点。同样是考虑到高光束质量及与光纤激光器抽运源的需求，短阵列器件的发展主要集中在100 μm条宽的低填充因子器件方面。2009年，德国Osram与DILAS公司合作利用包含5个100 μm条宽、4 mm腔长980 nm发光单元的短阵列器件(填充因子10%)获得连续输出功率大于80 W，光电转换效率高于60%，其内部发光单元功率16W/emitter，接近了单元器件的光功率密度水平，值得一提的是该器件在寿命测试中展现出了类似单元器件的寿命特性，当短阵列器件内部单个发光单元失效后，整个器件并未烧毁而仅表现为功率下降。鉴于短阵列器件优良的功率及寿命特性，目前正迅速推广应用于高光束质量大功率半导体激光器及光纤耦合输出抽运模块中，目前该类以100 μm发光单元为基础的9 XX nm波段商用器件可长期稳定在8 W/emitter，而808 nm器件也达5 W/emitter水平。

表1 不同结构CM Bar光参数乘积

　　三、大功率高光束质量半导体激光器发展现状

　半导体激光器件功率的增大与发散角的降低促进了大功率半导体激光器光束质量的迅速提高，直接体现在光纤激光器抽运源用单波长、光纤耦合输出半导体激光模块尾纤直径的减小以及出纤功率的不断增大。目前，该类单波长光纤耦合输出半导体激光模块根据其内部采用的半导体激光器件类型及其封装形式不同可分为以下几种具体形式。

　　半导体激光单元器件集成光纤耦合输出

　在出纤功率要求不高的情况下，利用单管半导体激光器件可直接耦合进入光纤获得激光输出（如图1），该结构具有体积小、成本低、寿命长、技术成熟等优点，目前国外多家半导体激光器供应商均达到8~10W/module水平。该领域国内以北京凯普林光电技术公司较为领先，单模块出纤功率与国外水平基本相当。

图1 单个单元器件直接光纤耦合输出模块